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《水电站厂房设计规范》NB/T 35011-2013

1539
2013-10-01

1总 则

1 总 则

1.0.1 本标准规定了水电站厂房设计的主要内容和技术要求。

1.0.2 本标准适用于新建、改建或扩建的1、2、3级水电站厂房及抽水蓄能电站厂房设计,4、5级水电站厂房设计可参照执行。
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1.0.3 水电站厂房设计应因地制宜、安全可靠、经济合理,在不断总结实践经验和科学实验的基础上积极慎重地采用新技术、新材料、新结构,力求管理运行方便。
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1.0.4 根据枢纽区地形、地质、水文及其他水工建筑物布置等综合条件,经技术经济论证,可选择地面式(包含河床式、坝后式、岸边式)、地下式(包含地下式、半地下式、窑洞式)、坝内式、溢流式等厂房型式。
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1.0.5 水电站(包括抽水蓄能电站)工程等别、厂房的级别和设计安全标准,应根据其在国民经济中的重要性、水库总库容和装机容量,按GB 50201《防洪标准》和DL 5180《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定确定。
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1.0.6 厂区规划和厂房内部布置应结合工程的具体情况,按GB 50016《建筑设计防火规范》和SDJ 278《水利水电工程设计防火规范》的有关规定进行消防设计。

1.0.7 水电站厂房设计应符合DL 5061的有关规定,保证电站投产后运行人员在生产过程中的安全与健康。

1.0.8 水电站厂房设计应符合DL/T 5402《水电水利工程环境保护设计规范》的有关规定,注重环境保护。
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1.0.9 水电站厂房设计应根据工程具体情况满足分期建设或初期运行的要求;根据流域开发情况和自动化水平,统筹安排运行管理所需的生产辅助设施和运行人员生活设施。
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1.0.10 改建或扩建水电站厂房的新建筑物布置应与既有建筑物相协调,不应危及既有建筑物的安全,并降低对发电的影响。
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1.0.11 抽水蓄能电站厂房设计尚应符合DL/T 5205《抽水蓄能电站设计导则》的有关规定。
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1.0.12 水电站厂房设计除应符合本标准外,尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。
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2术 语

2 术 语

2.0.1 河床式厂房 water retaining powerhouse

位于天然或人工开挖的河道上,兼有壅水作用,直接承受坝上游水压力的水电站厂房(也称壅水厂房)。

2.0.2 坝后式厂房 powerhouse at dam-toe

靠近挡水坝下游坝趾,不直接承受坝上游水压力的水电站广房。

2.0.3 岸边式厂房 powerhouse on river bank

位于河岸边,不直接承受坝上游水压力的水电站厂房。

2.0.4 地下式厂房 underground powerhouse

建在地面以下洞室中的水电站厂房。

2.0.5 半地下式厂房 semi-underground powerhouse

建在地面以下的坑槽中或竖井中,顶部露出到地表面以上的水电站厂房。

2.0.6 窑洞式厂房 cavern powerhouse

建在地面以下的洞室中,敞口直通河谷形似窑洞的水电站厂房。

2.0.7 坝内式厂房 powerhouse within dam

设在挡水坝体空腔内的水电站厂房。

2.0.8 溢流式厂房 overflow type powerhouse

靠近溢流坝下游坝趾,溢流坝下泄水流从厂房顶泄入下游河道的水电站厂房。

2.0.9 主厂房 powerhouse

装设水轮发电机组及其辅助设备,供发电运行及安装检修作业用的建筑物。

2.0.10 副厂房 auxiliary rooms of powerhouse

装设配电变电设备、控制操作设备、公用辅助设备等,以及为生产调度、检修、测试等使用的房间。

2.0.11 开关站 switching substation

布置有输电、配电线路终端和主变压器高压出线的开关设备,进行电能集中、分配和交换的场所。

2.0.12 尾水渠 tailwater canal

将发电尾水从尾水管或尾水隧洞出口排至下游河道的渠道。

2.0.13 基本组合 fundamental combination

按承载能力极限状态设计时,在持久状况或短暂状况下,永久作用(荷载)与可变作用(荷载)的组合。

2.0.14 偶然组合 accidental combination

按承载能力极限状态设计时,永久作用(荷载)、可变作用(荷载)与一种偶然作用(荷载)的组合。

2.0.15 标准组合 characteristic combination

按正常使用极限状态验算时,对永久作用(荷载)、可变作用(荷载)均采用标准值为作用(荷载)代表值的组合。


3地面厂房布置

3.1 厂区布置

3.1 厂区布置

3.1.1 水电站厂房厂区布置应根据河流开发规划、地形地质、环境条件,通过技术经济论证选定。

1 应在保证电站运行安全和管理维护方便的前提下,合理布置主厂房、副厂房、主变压器场、开关站(GIS楼)、高低压出线、进厂交通、发电引水(含调压井、前池、压力管道)和尾水建筑物,以及厂区供水、排水、防洪等设施;

2 应与枢纽其他建筑物(包括泄洪、排沙、通航、过竹木、过鱼等建筑物)相互协调,避免运行时的相互干扰;

3 应考虑各建筑物必要的检修条件;

4 注重保护环境和文物,注意水土保持;

5 应综合考虑枢纽各建筑物施工程序和工期安排。
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3.1.2 地面厂房位置宜避开冲沟和地质灾害易发地段。对可能发生的山洪、泥石流或崩塌、滑坡体等,应在充分论证的基础上采取相应的防护措施。当地震基本烈度为8度及以上、河谷狭窄、两岸山体边坡陡峻时,宜优先选择地下厂房。
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3.1.3 地面厂房宜置于坚硬、紧密的天然地基上,不宜置于半硬、半软的地基上,当无法避开时应采取相应的处理措施。1、2级厂房不宜建在非岩基上,如不可避免时应进行专门研究。
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3.1.4 当压力管道采用明敷方式时,厂房位置宜避开事故水流直接冲击的方向,当不可避开时应采取防护措施。
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3.1.5 副厂房的布置宜与主厂房、主变压器场的位置及环境要求相协调,在运行和管理方便的前提下,应有效利用空间,满足对外交通、通风、采光、防噪声和防振动等要求。
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3.1.6 主变压器场及开关站位置宜结合地形地质条件和安装检修、运输通道、进出线、通风散热、防火防爆以及防洪等要求确定:

1 主变压器位置宜靠近主厂房,并宜与安装间同高程;

2 主变压器场地的防火、防爆、通风散热要求应符合SDJ?278等有关标准规定;

3 开关站位置宜靠近主变压器和中央控制室,并选择地基及边坡稳定地段,宜避开冲沟及泄洪雨雾区;

4 进出线宜避免跨越泄洪建筑物的水跃区、射流区;

5 开关站应有交通联系,满足消防要求。

6 主变压器场的运输通道布置,应以任何一台变压器搬运时均不妨碍其他设备的正常运行为原则。若主变压器不能进安装间检修,应满足就地检修要求。
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3.1.7 尾水渠布置应根据机组运行条件、地形地质、河道流向、枢纽泄洪、泥沙淤积及其他建筑物的影响等考虑下列因素:

1 尾水渠出口宜布置于冲沟口上游,可能发生淘刷或淤积时应采取防护措施;

2 应考虑枢纽泄洪建筑物泄洪及下游梯级回水引起河床变化所造成的影响;

3 尾水渠出口布置应保持水流顺畅,并考虑河道水流和泥沙对尾水出流的影响,必要时可设置导水墙和拦沙坎;

4 尾水管出口底板低于尾水渠底板时宜采用反坡连接。
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3.1.8 厂区内交通应全面规划、统筹安排,在满足机电设备重大件运输和运行人员方便的条件下,还应考虑以下因素:

1 主要交通在厂房正常运用洪水标准条件下应保证畅通;在非常运用洪水标准条件下,应保证进出厂人行交通不致阻断。

2 进厂交通应延伸至安装间起重机工作范围内,厂前应设有平直段。

3 进厂交通最大纵向坡度:铁路宜小于2%;公路宜小于8%,1、2级厂房宜控制在5%以内。

4 进厂铁路宜从下游侧进入厂房,并垂直于厂房纵轴线布置。受地形、地质条件或枢纽布置限制,进厂铁路由厂房端部平行(或斜交)厂房纵轴线方向布置时,除在轨道末端设置阻进器外,应同时在厂外设置警戒道岔。厂区铁路宜采用暗道床。

5 高尾水位厂房主要交通可采用垂直运输的进厂方式。

6 进厂交通穿过泄洪雨雾区的区段宜采取适当防护措施。
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3.1.9 厂区防洪及排水系统设计应符合下列要求:

1 应保证主副厂房、主变压器场地及开关站等主要建筑物在非常运用洪水标准条件下不被淹没;

2 厂区排水系统的排水量、管渠布置、排水方式及排水设施,应根据电站厂房的重要性、本地区气候特征、设计暴雨强度、降雨历时、暴雨设计重现期、汇水地区性质、地形特点及其他可能的集水量,按GB 50014进行设计;

3 应考虑泄洪雨雾对厂区的不利影响;

4 对可能导致水淹厂房的孔洞、管沟、通道、预留缺口等,应采取必要的封堵和引排措施;

5 应进行边坡地表水和地下水的排水设计。
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3.1.10 坝后式厂房宜在厂、坝之间设永久变形缝。为满足厂坝整体稳定或有其他要求时,经论证可采用厂坝整体连接方式。可利用厂坝之间的空间布置副厂房、主变压器场、开关站等建筑物。
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3.1.11 岸边式地面厂房位置应考虑引水系统渗水对厂房及边坡的影响。对易风化、软化、局部可能失稳的厂房边坡,应采取相应的防护措施。
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3.1.12 河床式厂房的进出水部分设计应符合下列要求:

1 进水口设计应符合DL/T 5398的规定;

2 多泥沙河流上,应在进水口前设置拦沙坎、导沙墙等防沙设施,必要时可在进水口底板高程以下布置排沙孔(洞);

3 多污物河流上,应在厂房坝段前缘设置拦污和清污设施;

4 严寒地区应在进水口设置防冰设施;

5 厂房与泄水建筑物相邻时,在厂房与泄水建筑物之间的上、下游应设置足够长度的导流墙,1、2级厂房宜通过水工模型试验验证。
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3.2 厂房内部布置

3.2 厂房内部布置

3.2.1 主厂房和副厂房应根据水电站规模、厂房型式、机电设备布置要求、环境特点、土建设计等进行布置,合理确定各部位的尺寸及空间。
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3.2.2 主厂房主机间长度和宽度应根据机组台数、水轮机过流部件和发电机风道尺寸、起重机吊运方式、进水阀及调速器位置、厂房结构要求、运行维修和厂内交通等因素确定。

1 水轮机过流部件应按制造厂提供的资料,结合水工结构要求选择。

2 机组间距应按下列要求确定:

1)机组间距由流道尺寸控制时,流道混凝土的壁厚应按强度及构造要求确定;对金属蜗壳尚应满足蜗壳安装所需空间要求。

2)机组间距由发电机及其风道尺寸控制时,应满足设备布置和交通要求。

3)坝后式厂房机组间距应与坝体分缝和压力管道的布置相协调。

4)对埋藏式压力管道引水的岸边式厂房,应满足引水隧洞之间最小的岩壁厚度要求。

5)河床式厂房有泄洪、排沙要求时,机组间距尚应满足泄洪排沙孔混凝土结构布置要求。

3 边机组段长度,还应满足起重机吊运设备要求以及辅助安装场地、通道和边墙结构的需要。

4 主机间宽度应满足进水阀、调速器、机旁盘等设备及油、气、水管路布置,以及起重机吊钩有效工作范围、厂内交通及结构要求。
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3.2.3 主厂房安装间布置可按一台机组扩大性检修需要确定,应符合DL/T 5186的规定并满足下列要求:

1 多机组水电站厂房的安装间面积可根据多台机组密集安装的需要增加,或增设副安装间。

2 安装间应与主机间同宽度。

3 安装间地面宜与发电机层同高程。当下游洪水位高于发电机层或因机电布置需要,也可抬高安装间地面高程。

4 安装间布置应满足设备运输、安装、检修和车辆进厂装卸的需要,当主变压器需要进入安装间检修时应设置专用运输通道。
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3.2.4 主厂房内设备及建筑的控制应根据DL/T 5186《水力发电厂机电设计规范》的规定,并满足机组及附属设备布置、安装检修、结构尺寸及建筑空间等要求。

1 水轮机安装高程应根据制造厂家提供的水轮机特性资料,根据DL/T 5186的规定,并结合厂房位置的地形地质条件及下游尾水位,经技术经济比较确定。

2 水轮机层地面高程应满足蜗壳顶部混凝土结构最小厚度要求。

3 发电机层地面高程主要根据机组尺寸确定,但应考虑水轮机层布置及机组母线、电缆的敷设和下游洪水位的影响。

4 发电机层以下可设电缆夹层,其空间应满足安装、维护、防火、交通的要求。

5 起重机轨顶高程应根据机组安装及检修时各重大部件的吊运需要确定,并应满足运输车辆设备装卸的要求;当主变压器需进厂检修时,也应满足其检修和进出厂房的要求。

6 屋顶高程应满足起重机部件安装、检修、厂房吊顶、照明设施和建筑装饰等要求,并应根据屋顶结构型式、尺寸确定。
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3.2.5 主厂房起重机的布置应考虑下列要求:

1 主厂房起重机的工作范围应满足机组部件吊装的要求,厂内设有进水阀时,宜将其中心线布置于起重机工作范围以内;

2 起重机顶与厂房吊顶(或屋架下弦、灯具底)的净距不应小于200mm;

3 在厂房顶部适当部位应有供起重机检修的必要空间;

4 起重机梁端至墙内侧的距离除应满足大车行走外,还应在适当部位留出大车走轮机构的安装及检修需要的净空和让车位置;

5 起重机梁顶面宽度应满足运行人员通行要求,应设置可供操作人员上、下起重机的便梯;

6 起重机梁的两端应设置缓冲装置;

7 吊装中的部件与已安装的设备、结构物及地面的安全距离,应满足DL/T 5186的规定。
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3.2.6 水轮机机坑的布置应满足机组安装、检修的要求,应设有进出通道。
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3.2.7 厂内交通包括楼梯、转梯、爬梯、水平通道、廊道、吊物孔等,应便于运行管理、检修和迅速处理故障,并满足消防、通风和安全要求。

1 厂内对外出口应设两个及以上通道。

2 主要通道尺寸、楼梯宽度、坡度、安全出口设置应符合DL/T 5186和SDJ 278等标准的要求。

3 发电机层及水轮机层应有贯穿全厂的水平通道。

4 各层之间应设置垂直交通。1、2级厂房的发电机层与水轮机层之间每台机组宜设一个楼梯,机组间距小于15m时可两台机组设置一个楼梯,全厂不应少于两个楼梯。

5 发电机层孔洞应设盖板,其余部位孔洞及临空面应设栏杆或盖板。

6 廊道尺寸及布置应满足其功能的要求。
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3.2.8 尾水平台宽度应满足尾水闸门及启闭设备布置、交通通道和下游防洪设施对结构尺寸的要求。
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3.2.9 中央控制室位置应综合考虑电站运行(操作、维护、监视)方便、消除故障迅速、控制电缆短和分期发电等因素,按下述原则确定:

1 宜靠近主机间,与主机间、主变压器及开关站交通方便;

2 周围不宜布置噪声大、振动大的设备,当不可避免时应采取防噪声、防振动措施;

3 当中控室布置在尾水管上方时,应采取防振动措施;

4 选择有良好自然通风和采光条件的部位,避免阳光直射;

5 至少应设置两个疏散门和可靠的消防安全设施;

6 位置靠近发电机层时,宜设置能瞭望发电机层的观察窗或观察平台。
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3.2.10 副厂房布置应根据机电设备布置、维修、试验的需要和管理自动化水平,结合工程具体条件,按下述原则综合考虑确定:

1 电气与水机设备宜分开布置;

2 厂房内面积有限时,可将试验、检修、辅助生产的场所布置于厂外;

3 可利用尾水管上部空间布置副厂房,需增加尾水管长度时,应经技术经济论证。

3.2.11 空气压缩机、空气罐、油罐、水泵等附属设备可布置在安装间下部、主机间水轮机层或更低的部位,但应采取通风措施。检修集水井的进人孔应根据需要设置密封盖板或密封门。
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4结构设计基本规定

4.1 一般规定

4.1 一般规定

4.1.1 本标准采用概率极限状态设计原则,以分项系数设计表达式进行设计。
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4.1.2 厂房结构设计应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行下列计算或验算:

1 承载能力极限状态。对厂房所有结构构件均应按DL/T 5057《水工混凝土结构设计规范》和GB 50017《钢结构设计规范》等的相关规定进行承载能力计算;对厂房各机组段、安装间段应进行整体稳定(抗滑、抗浮)和地基应力计算;应根据GB 50011《建筑抗震设计规范》、DL 5073《水工建筑物抗震设计规范》、DL/T 5057等的相关规定,进行结构的抗震承载能力验算和采取相应的抗震构造措施。

2 正常使用极限状态。对使用上需要控制变形值和裂缝的结构构件应进行变形、抗裂或裂缝宽度验算,非岩基上厂房应进行地基变形(沉降)计算。

4.1.3 厂房结构安全级别应符合下列要求:

1 按表4.1.3依据水工建筑物的级别采用不同的结构安全级别。

2 对有特殊要求的水工建筑物,其结构安全级别应经专门研究确定。

3 结构及结构构件的结构安全级别,应根据其在水工建筑物中的部位、本身破坏对水工建筑物安全影响的大小,采用与水工建筑物的结构安全级别相同或降低一级,但不得低于Ⅲ级。

4.1.4 水电站厂房结构设计使用年限应按GB 50199的规定采用。

4.1.5 结构设计时,应根据结构在施工、安装、运行、检修等不同时期可能出现的不同结构体系、作用(荷载)和环境条件,按以下三种情况设计:①持久状况;②短暂状况;③偶然状况。三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。对持久状况应进行正常使用极限状态设计,对短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计,对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。

4.1.6 进行承载能力极限状态设计时,应考虑两种作用(荷载)组合效应的最不利情况即:基本组合;偶然组合。对持久状况和短暂状况应采用基本组合;对偶然状况应采用偶然组合,偶然组合中每次只考虑一种偶然作用。
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4.1.7 进行正常使用极限状态设计时,应采用标准组合并考虑长期作用效应的影响。
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4.1.8 结构及结构构件应按所处环境、使用条件、结构部位、结构型式及施工条件等,根据DL/T 5057和GB/T 50476等的规定进行耐久性设计。
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4.2 作用及作用效应

4.2 作用及作用效应

4.2.1 结构上的作用(荷载)应考虑永久作用(荷载)、可变作用(荷载)、偶然作用(荷载)。

4.2.2 结构设计时,对不同作用(荷载)应采用不同的作用代表值:对永久作用应采用标准值作为代表值;对可变作用应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值;对偶然作用应按结构使用特点确定其代表值。

4.2.3 厂房结构上的永久作用、可变作用、偶然作用的代表值及其作用分项系数,应按DL 5077、DL 5073的规定确定。
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4.2.4 水轮发电机组垂直、水平动荷载的作用分项系数在正常运行和飞逸时可取为1.2,在半数磁极短路时可取为1.0。
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4.2.5 屋面活荷载、雪荷载及风荷载标准值按DL 5077和GB 50009有关规定采用。对轻型钢结构屋面基本雪压宜适当提高。
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4.2.6 施工期的运输、堆放等临时荷载应根据工程实际情况分析确定。
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4.2.7 对直接承受动荷载作用的结构在进行静力计算时应考虑动力系数,其值可按表4.2.7选取。考虑动力系数增加的荷载,仅分布于直接承受动力荷载的结构,其他部分计算时可不考虑。

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4.3 承载能力极限状态计算规定

4.3 承载能力极限状态计算规定

4.3.1 对基本组合,应采用下列极限状态设计表达式:

式中:S()——作用效应函数;

R()——结构抗力函数;

γ0——结构重要性系数,按相关结构设计规范的规定采用;

ψ——设计状况系数,按相关结构设计规范的规定采用;

γG——永久作用分项系数;

Gk——永久作用标准值;

γQ——可变作用分项系数;

Qk——可变作用标准值;

ak——几何参数标准值;

γd——结构系数,按相关结构设计规范的规定采用;

fk——材料性能标准值;

γm——材料性能分项系数。

4.3.2 对偶然组合,应采用下列极限状态设计表达式:

式中:Ak——偶然作用代表值。

在偶然组合中,与偶然作用同时出现的某些可变作用,可对其标准值予以适当折减。
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4.4 正常使用极限状态计算规定

4.4 正常使用极限状态计算规定

结构构件的正常使用极限状态计算,应采用下列极限状态设计表达式:

式中:Sk()——正常使用极限状态的作用效应标准组合值函数,按标准组合进行计算,进行裂缝宽度和挠度验算时还应考虑长期作用的影响;

c——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度或应力等的限值。
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5地面厂房整体稳定剂地基应力计算

5.1 一般规定

5.1 一般规定

5.1.1 水电站厂房整体稳定及地基应力计算和验算应包括下列内容:

1 沿建基面的抗滑稳定计算。当厂房地基内部存在不利于厂房整体稳定的软弱结构面时,还应进行沿软弱结构面的深层抗滑稳定计算。

2 抗浮稳定验算(包括施工期)。

3 地基承载力验算。

4 非岩基上厂房应进行地基变形(沉降)计算。

5.1.2 厂房整体稳定计算可采用刚体极限平衡法,地基应力计算可采用材料力学法,对复杂地基上的1、2级水电站厂房,还宜采用有限元法或其他合适的方法进行复核计算,必要时可通过地质力学模型试验验证。

5.1.3 厂房整体稳定及地基应力计算,应分别对中间机组段、边机组段和安装间段,按不同设计状况及相应的作用组合分别进行计算。边机组段及安装间段有侧向水压力和土压力作用时,还应核算其在上、下游和左、右侧两个方向上的水平力共同作用下的整体稳定性及地基应力。
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5.1.4 进行水电站厂房整体稳定计算时,部分永久作用和可变作用分项系数值按表5.1.4取用。

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5.1.5 厂房整体稳定及地基应力计算时,作用及作用组合按表5.1.5采用,必要时还应考虑其他可能的不利组合。

表5.1.5 厂房整体稳定及地基应力计算时作用及作用组合

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5.2 整体稳定及地基应力计算

5.2 整体稳定及地基应力计算

5.2.1 厂房整体抗滑稳定按下述规定计算:

1 抗剪断强度按下式计算:

式中:γ0——结构重要性系数,对结构安全级别为Ⅰ、Ⅱ级的厂房分别取值1.1、1.05;

ψ——设计状况系数,按表5.2.1-1取值;

∑Pd——全部作用设计值对滑动面的切向分力值(kN);

γd——结构系数,按表5.2.1-2取值;

f′k——滑动面的抗剪断摩擦系数标准值;

γf、γc——材料性能分项系数,按表5.2.1-2取值;

 ∑Wd——全部作用设计值对滑动面的法向分力值(kN);

c′k——滑动面的抗剪断黏聚力标准值(kPa);

A——基础受压部分的计算截面积(m2)。

2 抗剪强度按下式计算:

式中:fk——滑动面的抗剪摩擦系数标准值;

γf——材料性能分项系数,按表5.2.1-2取值;

γd——结构系数,按表5.2.1-2取值。

3 对岩基上的厂房整体抗滑稳定,应按式(5.2.1-1)进行计算;对非岩基上的厂房整体抗滑稳定,应按式(5.2.1-2)进行计算。

4 混凝土与地基接触面、岩体结构面的f′k、c′k、fk的取值,应以试验的小值平均值为基础,结合现场实际情况和工程经验,并可考虑工程处理效果,经地质、试验和设计人员共同分析确定。还应符合GB 50287的其他有关规定。

5 当厂房承受双向水平荷载作用时,应验算其合力方向的抗滑稳定性。

6 厂房整体抗滑稳定也可按附录A复核计算。
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5.2.2 厂房地基深层抗滑稳定计算应按下述规定执行:

1 岩基内存在不利于厂房整体稳定的软弱结构面时,沿软弱结构面的深层抗滑稳定可采用刚体极限平衡法,按附录B进行计算;

 2 非岩基内抗滑稳定可采用滑弧法、混合滑动法或其他方法进行计算。
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5.2.3 厂房整体抗浮稳定按下式进行计算:

式中:Ufd——浮托力作用设计值(kN);

Usd——渗透压力作用设计值(kN);

γd——结构系数,取值1.25;

∑Wd——全部重力(含水重力)设计值之和(kN)。
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5.2.4 地基承载力验算按下述规定执行:

1 厂房地基承载力可按下式进行验算:

式中:σ——厂房基础面上的法向正应力(kPa);

∑Wk——全部作用标准值在计算截面上法向分力的总和(kN);

A——厂房地基计算截面面积(m2);

∑Mxk——全部作用标准值对计算截面形心轴X的力矩总和(kN·m);

∑Myk——全部作用标准值对计算截面形心轴Y的力矩总和(kN·m);

x、y——分别为计算截面上计算点至形心轴Y、X的距离(m);

Ix、Iy——分别为计算截面对形心轴X、Y的惯性矩(m4);

[f]——地基允许承载力(kPa)。

2 当尾水管底板为分离式或厚度较薄,不能将作用传递到其下地基时,此部分底板不应计入计算截面。

3 当地基条件较复杂不宜采用本条规定的方法计算时,可采用有限元法等其他方法进行计算。

4 地基允许承载力按GB 50287的有关规定确定。

5.2.5 岩基上厂房基础面上的地基应力应符合下列要求:

1 最大地基应力不应超过地基允许承载力,在地震情况下地基允许承载力可适当提高。

2 最小地基应力应满足:

1)河床式厂房地震情况允许出现不大于100kPa的拉应力,其他情况不应出现拉应力。

 2)坝后式及岸边式厂房,基本组合情况不应出现拉应力;非常运行情况允许出现不大于100kPa的局部拉应力;地震情况出现大于200kPa的拉应力时,应进行专门的论证。

5.2.6 非岩基上厂房基础面上的地基应力应符合下列要求:

1 厂房基础面上平均地基应力不应大于地基的允许承载力;

2 厂房基础面上最大地基应力不应大于地基允许承载力的1.2倍,地震情况宜考虑竖向地震的作用;

3 厂房基础面上不应出现拉应力。
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5.2.7 非岩基地基变形计算应符合下列要求:

1 地基变形应计算沉降量、沉降差和倾斜。

2 厂房地基允许变形应满足机组、起重机、压力钢管正常运行和厂房结构安全的要求,可根据工程具体情况研究确定。

3 对沉降量大的地基,可预估厂房地基在施工期间和使用期间的地基变形值,预留建筑物有关部分之间的净空,选择连接方法和施工顺序。

4 计算地基变形时,地基内的应力分布可根据各向同性均质线性变形体理论,按下式计算最终变形量:

式中:s——地基最终沉降量(mm);

s′——按分层总和法算出的地基变形量(mm);

ψs——沉降计算经验系数,根据地区沉降观测资料及经验确定,无地区经验时可按表5.2.7-1采用;

n——地基变形计算深度范围内所划分的土层数;

p0——对应于作用标准组合时的基础底面处的附加应力(kPa);

Esi——基础面以下第i层土的压缩模量,应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算(MPa);

zi——基础底面至第i层土底面的距离(m);

zi-1——基础底面至第i-1层土底面的距离(m);

αi、αi-1——基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。

表5.2.7-1 沉降计算经验系数ψs

5 地基变形计算深度zn应符合下式要求:

 式中:△s′i——计算深度范围内,第i层土的计算变形值(mm);

△s′n——由计算深度向上取厚度为△z的土层计算变形值,△z按表5.2.7-2确定。

如确定的计算深度下部仍有较软土层时,应继续计算。

6 无相邻荷载影响,基础宽度在1m~30m范围内时,基础中点的地基变形计算深度zn也可按式(5.2.7-3)简化计算:

式中:b——基础宽度(m)。

在计算深度范围内存在基岩时,zn可取至基岩表面。

7 计算地基变形时,应考虑相邻荷载的影响,其值可按应力叠加原理,采用角点法计算。

8 当建筑物基础埋置较深时,需要考虑开挖地基土的回弹,该部分回弹量可按下式计算:

式中:sc——地基的回弹变形量(mm);

ψc——考虑回弹影响的沉降计算经验系数,应按地区经验采用,无地区经验时可取1.0;

pc——基坑底面以上土的自重压力(kPa),地下水位以下应扣除浮力;

Eci——土的回弹模量(MPa)。
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5.3 地基设计及处理

5.3 地基设计及处理

5.3.1 厂房地基应符合下列要求:

1 满足承载力要求;

2 满足厂房抗滑稳定和变形控制要求;

3 满足防渗和渗透稳定性要求;

4 满足耐久性要求,防止在水的长期作用下,地基岩石、土体性质发生恶化。
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5.3.2 厂房地基的开挖深度和基坑形状宜根据厂房布置、结构要求、地形地质条件,并结合地基的处理措施确定。对易风化、软化的岩基应采取预留保护层、及时覆盖等保护措施;对非岩基,应及时浇筑垫层混凝土予以覆盖。
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5.3.3 地质条件不良的厂房地基加固措施应经技术经济比较确定。

1 岩基裂隙发育的地段可采用固结灌浆;

2 岩基存在断层破碎带、软弱岩带等不良条件时,可局部挖除后回填混凝土,并进行灌浆处理;

3 岩基存在软弱结构面、不利于厂房稳定的岩层产状时,经论证后,可采取齿槽、混凝土塞、钢筋混凝土桩、预应力锚固等措施进行处理;

4 对含砂土层地基应进行砂土层的液化验算,必要时进行处理;

5 当地基持力层范围内存在软弱下卧层时,应验算下卧层地基承载力。
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5.3.4 厂房地基防渗、排水设计遵循以下原则:

1 河床式厂房地基防渗、排水设计可按DL 5108《混凝土重力坝设计规范》的规定进行;

2 非岩基上厂房地基渗透逸出段及排水出口应设排水反滤层;

3 厂房防渗、排水设施宜考虑检修条件。
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6地面厂房结构设计

6.1 一般规定

6.1 一般规定

6.1.1 厂房结构体系应符合下列要求:

1 应具有明确的作用(荷载)传递途径;

2 应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失承载力;

3 结构应有足够的强度、刚度和延性,并应满足稳定性和耐久性要求;

4 宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位。对结构薄弱部位应采取相应措施提高抗震能力。
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6.1.2 结构构件应符合下列要求:

1 混凝土结构构件应控制截面尺寸、受力钢筋和箍筋的设置,防止剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的黏结破坏先于构件破坏;

2 预应力混凝土构件,应配有足够的非预应力钢筋;

3 砌体结构应按GB 50003《砌体结构设计规范》、GB 50011的相关规定设置钢筋混凝土圈梁、构造柱、芯柱或采用配筋砌体等;

4 钢结构构件应合理控制尺寸,避免局部失稳或整个构件失稳。
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6.1.3 结构各构件之间的连接应符合下列要求:

1 构件结点的破坏不应先于其连接的构件;

2 预埋件的锚固破坏不应先于连接件;

3 装配式构件的连接应能保证结构的整体性;

4 预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固。
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6.1.4 利用计算机技术进行厂房结构分析应符合下列要求:

1 计算模型建立时对结构的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况;

2 计算软件的技术条件应符合有关标准的规定,并应阐明其特殊处理的内容和依据;

3 所有计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可应用于工程设计。
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6.1.5 对直接承受设备振动荷载的结构构件,必要时应进行动力计算。

6.1.6 厂房结构静力计算应采用作用(荷载)设计值,结构动力计算应采用作用(荷载)标准值。

6.1.7 1、2级水电站厂房宜采用有限元或其他方法进行结构动力分析。

6.1.8 厂房非结构构件和机电设备,应与结构主体可靠连接,其自身及其与结构主体的连接应进行抗震设计。
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6.1.9 厂房屋面和楼面活荷载应在施工图中注明。
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6.1.10 改建和扩建工程,宜少拆除既有厂房完好的构件,不宜改变原有结构的受力状态。

6.1.11 改建和扩建工程,应按改建或扩建后的实际情况对既有厂房的结构进行计算和验算,当不能满足要求时,应采取相应的加固或补强措施。


6.2 上部结构

6.2 上部结构

6.2.1 由屋盖系统、起重机梁、构架、楼盖系统、围护结构等组成的厂房上部结构设计,可根据具体情况简化为平面问题计算,必要时也可按空间结构体系进行计算。
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6.2.2 在竖向荷载作用下,框架梁可考虑梁端塑性变形内力重分布的影响,对梁端负弯矩进行调幅,现浇钢筋混凝土框架梁负弯矩调幅系数可取0.8~0.9。当梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。
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6.2.3 内力计算时,宜考虑楼面活荷载不利布置对梁弯矩的影响。若按活荷载满载布置时,宜将梁跨中弯矩值乘以放大系数1.1~1.2。
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6.2.4 起重机梁设计应考虑梁自重、钢轨及其附件重、起重机竖向轮压和起重机横向及纵向水平作用。钢轨及其附件重应根据设计选型及设备资料确定,初步计算时可取1.5kN/m~2.0kN/m。起重机竖向轮压和横向及纵向水平作用应按可能发生的最大值采用,当无资料时可按DL 5077的规定采用。
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6.2.5 作用于起重机梁截面的扭矩标准值根据图6.2.5按下式计算:

式中:Tk——单个轮子作用于起重机梁截面的扭矩标准值(kN·m);

Pmax——起重机最大竖向轮压标准值(kN);

H0——起重机横向水平作用标准值(kN),按单个轮子计算;

μ——起重机竖向轮压动力系数,按表4.2.7采用;

e1——Pmax的偏心距(起重机轨道安装偏心距),可取0.02m;

e2——H0的偏心距,即轨道顶到截面弯曲中心的距离(m);

βd——起重机组合系数,一台起重机工作时,βd=0.8;两台起重机联合工作时,βd=0.7。
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6.2.6 起重机梁设计应符合下列要求:

1 除按承载能力设计外,还应满足正常使用要求。

2 电动桥式起重机的起重机梁在标准组合下最大允许挠度如下:

1)钢筋混凝土结构为L0/600(L0为起重机梁计算跨度);

2)钢结构为L0/750。

3 钢筋混凝土起重机梁在标准组合下的最大裂缝宽度计算值不应大于0.3mm。

4 可不进行起重机梁疲劳强度验算。
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6.2.7 起重机梁与柱的连接设计,应满足支座局部承压、抗扭及抗倾覆要求。
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6.2.8 主厂房构架的布置应满足下列要求:

1 厂房构架柱的形式,应根据其受力特点、使用环境和施工条件等因素确定;

2 柱网布置应满足机电设备的布置和检修要求,并应与机组段分缝相适应,分缝处宜设置双柱;

3 立柱宜避免直接落在尾水管、蜗壳或钢管的顶板上;

4 厂房构架应具有足够的刚度,在正常使用极限状态标准组合下,起重机梁轨顶高程处柱的最大水平位移不得超过起重机正常运行所允许的限度,无厂家资料时可取10mm。
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6.2.9 厂房构架承受的作用及作用组合,按表6.2.9采用。

注:厂房未封顶或机组未安装等施工期情况,应按实际的结构体系和作用进行分析。
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6.2.10 主厂房上部构架应进行横向构架内力分析。对设有柱间支撑的厂房,可假定全部纵向水平荷载由柱间支撑承受,不进行纵向构架内力分析;对不设柱间支撑的,应进行纵向构架分析,分析时可取每柱列按平面构架进行内力计算。
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6.2.11 厂房构架按平面构架进行计算时,其计算简图可按下列规定确定:

1 厂房构架的横梁采用桁架或与相对刚度较小的柱刚接时可视为与柱铰接。

2 横向跨度以轴线为准,对阶形变截面柱,轴线通过最小截面中点。

3 下柱高度取柱固定端至牛腿顶面的距离。上柱高度:铰接时取牛腿顶面至柱顶面的距离;刚接时取牛腿项面至横梁中心的距离。

4 楼板(梁)与柱简支连接时,可不考虑板(梁)对柱的支承约束作用;若梁柱整体连接,宜按不动铰支座或刚接处理。

5 当厂房构架横梁两端有加腋时,若加腋最大截面高度不超过跨中截面高度的1.6倍,可不考虑对横梁的刚度影响。
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6.2.12 厂房纵向构架计算尚应考虑由相邻起重机梁反力差引起的作用在柱牛腿或肩梁面处的纵向弯矩值,可按下式计算:

式中:My——纵向弯矩(kN·m);

R1、R2——相邻两起重机梁支座反力值(kN),设计时相邻反力差R1—R2应取可能发生的最大值;

e——起重机梁反力重心线至中心的距离(m),按支座实际情况确定。对于钢筋混凝土起重机梁,可近似地取为柱牛腿或肩梁宽度的1/3;对于钢起重机梁,当起重机梁支座采用突缘式支座(图6.2.12(a))时,取e值为0,当起重机梁支座采用平板式支座时,e值可近似按图6.2.12(b)、(c)采用。

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6.2.13 厂房柱设有牛腿时,牛腿应按第6.2.12条考虑南相邻起重机梁反力差引起的扭矩的影响。
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6.2.14 厂房的围护墙体宜选用轻质墙板、钢筋混凝土大型墙板或砌体围护墙,也可采用压型钢板或铝塑板等兼有装饰功能的幕墙材料。围护墙体及其墙梁或圈梁设计,应符合GB 50010《混凝土结构设计规范》、GB 50003、GB 50017、GB 50011等的有关规定。

6.2.15 跨度大于18m的厂房,宜采用钢结构屋盖系统。

6.2.16 压型板等轻型构件及其连接件,应进行风吸力作用验算。
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6.3 机墩与风罩

6.3 机墩与风罩

6.3.1 机墩与风罩设计时应取得下列资料:

1 发电机、水轮机的总装图、基础图,以及基础荷载的大小和位置;

2 发电机出力N、额定转速nn、飞逸转速np、功率因数cos及暂态电抗Xz

3 发电机的总重及定子、转子、机架、附属设备重;

4 水轮机导叶片数X1和转轮叶片数X2

5 水轮机转轮连轴重;

6 水轮机轴向水推力;

7 发电机定子绕组时间因素Ta

8 转子半数磁极短路时的单边磁拉力;

9 机组转动部分质量中心与机组中心的偏心距e;

10 冷却发电机的循环空气温度;

11 作用于风罩的千斤顶作用力;

12 正常扭矩标准值T、短路扭矩标准值T′。
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6.3.2 风罩上的作用及作用组合按表6.3.2采用。

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   6.3.3 结构设计时,风罩底部可视为固端,顶部与发电机层楼板整体或简支连接时可视为简支。圆筒式风罩内力可按附录C中薄壁圆筒公式计算。
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6.3.4 机墩上的作用应根据水轮发电机组的结构型式分析确定。

1 垂直静荷载:结构自重、发电机定子重、机架及附属设备重等。

2 垂直动荷载:发电机转子连轴及轴上附属设备重、水轮机转轮连轴重及轴向水推力。

3 水平动荷载:由机组转动部分质量中心和机组中心偏心距e引起的水平离心力标准值,可按式(6.3.4-1)、式(6.3.4-2)计算:

式中:Pm——正常运行时水平离心力标准值(kN);

P′m——飞逸时水平离心力标准值(kN);

Gr——机组转动部分总重力标准值(kN);

nn——机组额定转速(r/min);

np——机组飞逸转速(r/min)。
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6.3.5 机墩上的作用及作用组合按表6.3.5采用。

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   6.3.6 机墩和风罩上的孔洞,应考虑孔边应力集中影响,适当加强配筋。
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6.3.7 圆筒式机墩的动力计算应按下列原则进行:

1 应验算共振、振幅和动力系数。计算方法可按附录D执行,大型机组宜采用有限元法或其他动力学方法复核。

2 机墩自振频率和强迫振动频率之差与自振频率之比值应大于20%,或强迫振动频率和自振频率之差与机墩强迫振动频率之比值应大于20%,防止共振。

3 机墩强迫振动的最大振幅应满足:垂直振幅在标准组合时不大于0.15mm;水平横向与扭转振幅之和在标准组合时不大于0.20mm。
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6.3.8 其余类型的机墩动力计算宜按照GB 50040《动力机器基础设计规范》的相关规定进行。
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6.4 下部结构

6.4 下部结构

6.4.1 蜗壳、尾水管、贯流式机组管形座、河床式厂房进口段、水下墙墩和基础底板等厂房下部结构,可按独立结构进行设计。1、2级厂房宜考虑空间作用,必要时进行厂房整体三维有限元结构分析。
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6.4.2 按平面框架计算时,宜遵循以下原则:

1 杆件计算长度以结构中心线为准;

2 当结构中任一杆件满足下列条件之一时,需考虑剪切变形及刚性节点的影响:

1)对两端固定的杆件,当h/l大于0.15时(h为杆件截面高度、l为杆件净跨长度);

2)对一端固定一端简支的杆件,当h/l大于0.3时;

3 可按附录E计算结构内力。
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6.4.3 根据蜗壳内作用水头大小可选用金属蜗壳或混凝土蜗壳。当最大水头在40m以上时宜采用金属蜗壳,若采用混凝土蜗壳应经技术经济论证。当混凝土蜗壳不能满足规定的限裂要求时,应在蜗壳内壁增设防渗层(金属或非金属)。
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6.4.4 金属蜗壳的埋入方式,可在综合比较厂房布置、电站水头、机组容量、运行条件、施工条件、工程投资和工期等条件的基础上,采用下列三种方式之一:

1 垫层埋入法:在金属蜗壳与外围混凝土之间设置垫层后浇筑外围混凝土,传至混凝土上的内水压力大小应根据垫层设置范围、厚度及垫层材料的物理力学指标等研究确定;

2 保压埋入法:金属蜗壳与外围混凝土之间不设垫层,在蜗壳内充水保压状态下浇筑外围混凝土,充水保压值宜根据外围混凝土结构等具体条件分析确定;

3 直接埋入法:金属蜗壳与外围混凝土之间不设垫层,直接浇筑蜗壳外围混凝土,结构计算时按金属蜗壳和外围混凝土完全联合作用共同承受全部内水压力。
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6.4.5 混凝土蜗壳及金属蜗壳外围混凝土结构上的作用和作用组合按表6.4.5采用。

注:1.施工期温度作用,宜采用温控措施及合理分块浇筑予以降低;

2.温度作用仅考虑环境年变幅影响。
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6.4.6 金属蜗壳外围混凝土结构设计,宜考虑与金属蜗壳联合作用共同承受内水压力,可选择几个控制断面,采用平面框架简化计算或按平面有限元计算;大型蜗壳结构宜进行三维有限元分析或结构模型试验。

6.4.7 混凝土蜗壳结构设计,可简化为平面框架计算,顶板及边墙也可简化为环形板筒计算,对于进口段尚应考虑中墩及上游墙的约束作用;大型蜗壳结构宜进行三维有限元分析。
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6.4.8 混凝土蜗壳裂缝控制标准:

1 当水力梯度i>20时,最大裂缝宽度允许值wmax≤0.20mm;当水力梯度i≤20时,wmax≤0.25mm。

2 当混凝土内壁设有专门的防渗层时,最大裂缝宽度允许值可放宽0.05mm。

3 计算温度作用效应时宜考虑混凝土开裂后刚度降低的影响。
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6.4.9 尾水管上的作用及作用组合按表6.4.9采用。

注:1.施工期温度作用,宜采用温控措施及合理分块浇筑予以降低;

2.温度作用仅考虑环境年变幅影响。
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6.4.10 尾水管结构的内力计算,宜按下列原则进行:

1 扩散段可按垂直水流方向简化为平面问题,即沿垂直水流方向分区按平面框架计算;肘管段底板可简化为双向板计算。计算中宜考虑不平衡剪力的影响。

2 高尾水位的厂房还应验算顶板、底板及闸墩的顺水流方向强度。

3 大型机组的尾水管宜采用三维有限元计算,计算模型中基础范围在上、下游及深度方向可按1倍厂房底宽确定。
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6.4.11 当厂房基岩完整、地基承载力较高时,尾水管扩散段底板可采用分离式。分离式底板应设置排水设施,机组检修时作用在底板上的浮托力可折减40%~60%。分离式底板内力可按无梁楼盖或连续梁计算。
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6.4.12 当单孔尾水管顶板厚度与跨度之比h/l大于0.5或多孔尾水管顶板厚度与跨度之比h/l大于0.4时,顶板宜按深梁进行应力分析及配筋,边墩及中墩可视为深梁的简支支座。

6.4.13 尾水管顶板采用预制倒T梁作承重模板时,应考虑顶板混凝土分层浇筑引起的应力叠加。
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6.4.14 河床式厂房进口段上的作用及作用组合按表6.4.14采用。

注:1.横缝中水压力根据止水设置情况确定;

2.施工期温度作用,宜采用温控措施及合理分块浇筑予以降低;

3.温度作用仅考虑环境年变幅影响。
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6.4.15 河床式厂房进口段结构设计宜按下列原则进行:

1 内力计算可简化为平面问题进行分析。当单孔胸墙或挡水墙的高跨比h/l大于0.5时,双孔胸墙或挡水墙的高跨比h/l大于0.4时,宜按深梁进行承载能力计算。

2 闸门槽颈部应根据闸门关闭最不利工况核算应力并加强配筋。

3 1、2级厂房宜采用有限元法进行复核。

4 裂缝控制可按第6.4.8条执行。
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6.5 构造设计

6.5 构造设计

6.5.1 主机间与大坝、安装间及副厂房等相邻建筑物之间,宜设置永久变形缝。在地基有明显差异、厂房开挖底面高差较大、荷载差异较大等部位,均应设置沉降缝。
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6.5.2 永久变形缝的间距应按DL/T 5057的规定,根据地基特性、机组间距、结构型式、气候条件等确定,宜为20m~30m,经论证后可放宽到40m~50m。
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6.5.3 永久变形缝的缝宽应根据建筑物温度变形、沉降及抗震构造要求等条件确定。建在岩基上的建筑物,下部结构的永久变形缝缝宽宜为10mm~20mm,上部结构的永久变形缝缝宽应符合GB 50011的规定。非岩基上的厂房永久变形缝缝宽尚应根据地基不均匀沉降变形计算综合确定。
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6.5.4 上部结构的抗震措施应按DL/T 5057和GB 50011的规定执行。
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6.5.5 永久变形缝中应设置两道止水,第一道止水应采用铜片。止水布置应有利于结构的受力条件,必要时可在止水设施后加设排水孔和排水管道。
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6.5.6 河床式厂房横缝止水片必须与坝基岩石可靠连接,止水片埋入基岩的深度宜为300mm~500mm,必要时可在止水槽混凝土与基岩间设插筋。
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6.5.7 厂房基础与较陡的边坡相连时,基础止水宜设置止水梗(键),同时埋设止水片,必要时可对基岩结合面进行灌浆处理。
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6.5.8 承受水压的竖向施工缝应设止水。水平施工缝可不设置止水,但水力梯度较大且接缝处一旦漏水会影响电站的正常运行时,宜设置止水。
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6.5.9 厂房一、二期混凝土划分应遵循以下原则:

1 应满足机电设备的安装和埋设需要,金属蜗壳周围二期混凝土厚度不宜小于0.8m;

2 一期混凝土结构应满足初期运行时稳定、强度和防渗等要求。
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6.5.10 减小厂房大体积混凝土结构施工期温度应力的措施可选择下列方式:

1 采用制冷混凝土或预埋冷却水管通水冷却;

2 在河床式厂房进口段、尾水管等部位可设封闭块、预留宽槽或临时变形缝,待相邻混凝土冷却至准稳定温度后用微膨胀混凝土回填或进行接缝灌浆处理;

3 采取合理的混凝土分层分块浇筑措施。
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6.5.11 厂房混凝土浇筑分层分块应根据厂房结构型式和尺寸、施工进度、混凝土浇筑能力及温控措施等情况,按下列原则确定:

1 施工缝应避免设在应力较大的部位,避免混凝土形成锐角和薄片。

2 施工缝宜采用错缝,避免上下层垂直缝贯通。错缝水平搭接长度宜取浇筑层厚度的1/3~1/2,且不宜小于300mm。

3 分层分块应有利于减小混凝土温度应力和干缩应力。

4 分层分块应满足设备安装和埋件埋设要求,并有利于简化施工工序和加快施工进度。
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6.5.12 混凝土浇筑层厚度在基础强约束区宜采用1m~2m,在基础弱约束区宜采用2m~3m。
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6.5.13 在竖向施工缝面上宜设置键槽,键槽面积不应小于竖向施工缝面积的1/3。在有抗剪要求和抗渗要求的水平施工缝面上可设置键槽。
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6.5.14 对流速大的挟沙水流的过流表面,如排沙底孔等部位宜采用抗冲耐磨混凝土或其他抗冲磨材料。
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6.5.15 当混凝土蜗壳采用薄钢板防渗衬护时,应在钢板上设置足够的肋板和拉筋与混凝土紧密连接。
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6.5.16 埋设于混凝土中的管道在穿过永久变形缝时应设置防止管道拉裂、适应建筑物变形的措施。
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6.5.17 对永久性钢结构及混凝土结构外露钢构件应进行防腐蚀处理。
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6.5.18 钢筋混凝土箍筋、拉筋及预埋件等不应与框架梁、柱的纵向受力钢筋焊接。
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6.5.19 厂区平台、通道、边坡顶部等部位的临空面应设置安全防护栏杆。
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7地下厂房设计

7.1 地下厂房布置

7.1 地下厂房布置

7.1.1 地下厂房布置应根据电站水文、气象、地形、地质条件、枢纽布置、施工条件、机电设备布置及运行要求、环境保护等因素,通过技术经济比较确定,可采取下列布置方式:

1 首部式、中部式、尾部式(按厂房在引水发电系统中的位置划分);

2 地下式、窑洞式、半地下式(按厂房的埋藏方式划分)。
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7.1.2 地下厂房的布置应遵循下列原则:

1 主洞室宜布置在地质构造简单、岩体较完整、上覆岩层厚度适宜、地下水不发育以及岸坡稳定的地段。

2 主洞室宜避开较大断层、节理裂隙发育区及高地应力区,如不可避免时,应进行专门论证。

3 当地震设计烈度为8度及以上时,不宜在地形陡峭、岩体风化、构造发育的山体中修建窑洞式地下厂房和半地下厂房。

4 岩石强度与地应力之比小于2.5或最大主应力量级大于40MPa的极高地应力区不应修建地下厂房。

5 附属洞室的洞口位置,宜避开风化卸荷严重或有较大断层通过的高陡边坡地带;应避开滑坡、危崖、崩塌体以及其他软弱面形成的不稳定岩体;宜避开泄洪雨雾区。
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7.1.3 地下厂房主洞室纵轴线选择应综合考虑围岩结构面和地应力的影响,按下列原则布置:

1 主洞室的纵轴线走向,宜与围岩的主要结构面(断层、节理、裂隙、层面等)呈较大夹角,同时注意次要结构面对洞室稳定的不利影响;

2 高地应力地区,洞室纵轴线走向与地应力的最大主应力水平投影方向宜呈较小夹角。
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7.1.4 地下洞室群的布置宜遵循临时与永久相结合和一洞多用的原则。
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7.1.5 地下洞室群各洞室顶部以上的岩体厚度或傍山洞室靠边坡一侧的岩体厚度,应根据围岩岩性、岩体结构、风化卸荷程度、地应力、地下水、洞室规模及施工条件等因素综合分析确定,不宜小于洞室开挖宽度的2倍。
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7.1.6 地下各洞室之间的岩体厚度,应根据布置要求、地质条件、洞室规模及施工方法等因素,按下列原则综合确定:

1 两洞室之间的净距不宜小于相邻洞室平均开挖宽度的1.5倍,对于高地应力区不宜小于2.0倍,且不宜小于较大洞室开挖高度的0.5倍;

2 上下层洞室之间的岩体厚度,当两洞轴线间平面投影的夹角较小时,宜大于下层洞室开挖宽度的1倍。
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7.1.7 两洞室相交时,其轴线之间的夹角应根据地质构造及工程布置要求分析确定,宜采用较大夹角。
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7.1.8 应通过机电设备和结构构件的合理布置减小地下洞室空间,并根据地质条件选择合适的地下洞室洞形。
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7.1.9 副厂房宜按集中与分散相结合、地下与地面相结合、运行管理方便的原则布置。
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7.1.10 主变压器室及开关站可布置于地下或地面,应根据地形地质条件、大坝泄洪雨雾影响、交通运输、洞室群规模、设备布置、消防等综合比较选定。
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7.1.11 交通运输洞的布置应遵循下列原则:

1 交通运输洞的尺寸应满足设备运输要求,如兼做其他用途时其断面尺寸还应满足相应的使用要求。

2 交通运输洞纵坡不宜大于3.0%,条件受限时可放宽至6.0%,进入安装间前应有一平直段;平面圆曲线半径不宜小于100m。

3 交通运输洞的进口宜位于厂房非常运用洪水位以上,避开泄洪雨雾区和泥石流影响区,进口段宜做成反坡。若进口高程低于厂房非常运用洪水位,应设置防洪措施和人员安全进出通道。
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7.1.12 地下厂房宜根据围岩的地质条件优先选用有利于减小厂房跨度的岩壁式起重机梁或岩台式起重机梁。
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7.1.13 地下厂房至少应有2个独立通至山外地面的安全出口,并应符合SDJ 278的规定。当出线或通风用的廊(隧)道、竖井兼作安全通道时,其宽度、高度应满足安全疏散要求,同时应将安全通道与出线或通风道隔开,分隔物的耐火时间应满足安全疏散要求。
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7.1.14 尾水管洞设计应遵循下列原则:

1 当多台机组尾水管洞汇合成一条尾水洞时,应兼顾水流条件和洞室稳定,尾水管洞汇入尾水洞的水流折角宜大于90°。

2 在尾水管末端宜设置尾水闸门。当采用一个尾水洞与一台水轮机连接,尾水洞长度较短且其出口已经设有检修闸门时,则尾水管末端可不设置尾水闸门。

3 尾水管闸门操作廊道或操作平台的高程宜高于尾水出口的下游非常运用洪水位或尾水洞(尾水调压室)的最高涌浪水位,当采用密封式闸阀时可不受此限制。

7.1.15 尾水洞设计应综合考虑地形、地质条件、枢纽布置、水力学、施工、运行要求等各种因素,通过技术经济比较确定,并应符合DL/T 5195《水工隧洞设计规范》的有关规定。
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7.1.16 当尾水管、洞设计不能满足水轮发电机组的稳定运行要求时,应设置尾水调压室。尾水调压室设计应符合DL/T 5058《水电站调压室设计规范》的要求。
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7.1.17 地下厂房通风设计应遵循以下原则:

1 通风系统设计应满足地下厂房各部位的温度、湿度控制标准及通风量的要求。

2 通风系统设计应与地下厂房建筑消防设计相协调。

3 可充分利用交通运输洞、出线洞等附属洞室兼作送风道或排风道。

4 通风系统的主通风机宜远离主、副厂房布置。若布置在主、副厂房内或其邻近地方时,应设置防止噪声的措施。
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7.1.18 地下厂房主要洞室的防渗排水设计应根据工程地质、水文地质条件和工程布置情况确定,按“以排为主、排防结合”的原则进行:

1 洞室距离水库较近时或地下水较丰富的地区,应加强渗水前沿部位的防渗、排水措施,可在洞室群外围与顶部分层设置排水洞,并利用排水洞设防渗帷幕、排水幕。必要时通过渗流分析研究确定防渗排水措施。

2 宜在洞室顶部和侧壁岩体上设置排水孔,将渗漏水集中排至厂区集水井或渗漏集水井。

3 当设有尾水调压室时,应加强对来自尾水调压室渗漏水的防排措施。
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7.2 地下厂房结构设计

7.2 地下厂房结构设计

7.2.1 洞室围岩稳定性应根据岩体地质条件、力学性质、地应力、地下水影响及洞室群布置和施工方法、开挖顺序、支护措施等因素进行综合评价。
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7.2.2 洞室围岩支护设计应结合工程类比和数值分析成果综合确定,必要时进行模型试验验证,并根据施工期围岩监测与反馈分析成果动态调整设计。
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7.2.3 采用有限元法进行地下厂房洞室围岩整体稳定性分析时,应根据地质环境和围岩特性选择合适的力学模型。
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7.2.4 局部不稳定岩体可采用刚体极限平衡法进行分析。
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7.2.5 地下洞室应选择合理的施工方法和开挖顺序,宜采用控制爆破技术,及时进行安全支护。
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7.2.6 地下厂房支护设计应充分发挥围岩自身的承载能力,选择合适的支护型式对围岩进行适时支护。支护型式及强度应考虑开挖后的卸荷深度及松弛变形的影响。
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7.2.7 地下洞室围岩支护型式可采用柔性支护、刚性支护或组合支护。支护设计应遵循下列原则:

1 以柔性支护为主、刚性支护为辅;以系统支护为主,局部加强为辅。

2 应优先选用柔性支护,包括由喷混凝土、钢筋网、锚杆、锚索等中的一种或其组合。柔性支护应满足施工期安全支护的要求,其支护强度可按永久支护的全部或一部分考虑。

3 刚性支护可根据初期支护和围岩条件选择钢筋混凝土肋拱衬砌、钢筋混凝土衬砌等。

4 当单独使用柔性支护难以满足围岩稳定要求时,宜采用柔性支护与钢筋混凝土衬砌相结合的组合支护。

5 对Ⅳ~Ⅴ类围岩为主的地下洞室,宜采用组合支护或刚性支护。

6 对特殊地质条件洞段或部位,可采用固结灌浆、混凝土置换等加强支护措施。

7 钢筋混凝土衬砌厚度,应根据计算和构造要求,并结合施工方法确定,配置单层钢筋时不宜小于300mm,配置双层钢筋时不宜小于400mm,混凝土强度等级不宜低于C25。

8 当有运行或水力学等特殊要求而必须采用钢筋混凝土衬砌时,洞室支护应按组合支护设计。
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7.2.8 柔性支护设计和施工技术要求应符合GB 50086《锚杆喷射混凝土支护技术规范》和DL/T 5176《水电工程预应力锚固设计规范》的有关规定。
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7.2.9 围岩压力、衬砌上的外水压力根据DL 5077《水工建筑物荷载设计规范》确定。
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7.2.10 作用于衬砌上的施工及安装荷载应按实际情况确定。
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7.2.11 混凝土衬砌顶拱应进行回填灌浆,回填灌浆的范围宜在顶拱中心角90°以内;灌浆压力应根据灌浆孔布置、施灌程序及作用范围确定,可采用0.05MPa~0.15MPa。
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7.2.12 围岩完整性较差、裂隙较发育的地下洞室,可对围岩体进行固结灌浆,固结灌浆的参数可通过工程类比或现场试验确定。固结灌浆孔间距可采用2m~4m,孔深应根据岩体裂隙情况确定,宜为3m~8m。固结灌浆压力不得超过支护所能承受的限度。
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7.2.13 围岩及衬砌的抗震承载能力验算按GB 50011、DL 5073进行。
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7.2.14 起重机支承结构型式可按下列原则选定:

1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩宜采用岩壁式起重机梁;

2 岩体较完整的Ⅰ、Ⅱ类围岩,可采用岩台式起重机梁;

3 以Ⅳ围岩为主的围岩宜采用钢筋混凝土结构或钢结构的梁柱系统。
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7.2.15 岩壁式起重机梁的截面见图7.2.15,其设计按下列要求进行:

1 岩壁角应综合考虑主要地质构造、受拉锚杆和梁受力状况等因素确定,宜为20°~40°。

2 梁顶面宽度应满足布置和运行要求。

3 梁截面高度h>3.33(c4—c2)。

4 受拉锚杆倾角应结合地质条件、起重机荷载等综合分析确定。上排受拉锚杆倾角α1可为15°~30°,下排受拉锚杆倾角α2可比α1小5°~9°。当采用预应力锚杆时,锚杆倾角应小于岩壁面的残余摩擦角。

5 锚杆间距不宜小于700mm;当受拉铺杆布置一排不能满足要求时,可布置成两排,上、下两排锚杆的距离不宜小于600mm。受拉锚杆应穿过围岩松弛区,锚入稳定岩体内的锚固长度可根据计算和工程类比确定。

β-岩壁角(°);B-梁顶面宽度(mm);h-岩壁式起重机梁截面高度(mm);h1-岩壁式起重机梁外边缘高度(mm),不应小于h/3,且不宜小于500mm;

c1-轨道中心线至上部岩壁边缘的水平距离(mm):c2-轨道中心线至岩壁式起重机梁外边缘的水平距离(mm),一般可取为300mm~500mm,当起重机的轮压较大时取大值,反之取小值:对于

特大型起重机,尚应适当加大;c3-岩壁宽度(mm);c4-悬臂长度(mm);c5-防潮隔墙外边缘至上部岩壁边缘的距离(mm);c6-起重机端部至防潮隔墙的最小水平距离(mm);β0-岩壁式起重机梁梁体底面倾角(°),宜为30°~45°
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7.2.16 岩壁式起重机梁的结构设计可采用刚体极限平衡法或有限元法。大型、复杂地质条件、高地应力区、高地震烈度区的岩壁式起重机梁设计宜采用有限元法,并应考虑下部洞室开挖对岩壁起重机梁的影响。
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7.2.17 1、2级厂房或地质条件较差的岩壁(台)式起重机梁应进行现场荷载试验,检验其承载能力及工作状况。
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7.2.18 厂房顶部可视需要设置顶棚,顶棚设计应结合通风、消防、防水、防潮、照明及装饰的需要综合考虑。

7.2.19 厂房内周边宜设置防潮隔墙,隔墙底部宜设置清理排水沟的检修孔。
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8其他型式厂房设计

8.1 坝内式和溢流式厂房

8.1 坝内式和溢流式厂房

8.1.1 在两岸山体陡峻、河谷狭窄、洪水流量大、下游洪枯水位变幅悬殊等的岩基河段上,可在技术经济综合论证的基础上选取坝内式、溢流式等厂房型式。

8.1.2 坝内式厂房的空腔尺寸,应根据坝型、坝高,并结合主厂房布置需要,通过分析比较选择。
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8.1.3 坝内式、溢流式等型式的厂房,应避免机组进水口的闸门、拦污栅和启闭机与溢洪道闸门干扰,满足引水顺畅、行洪安全和检修方便的要求。
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8.1.4 溢流式厂房的厂坝连接方式,应根据地质条件、坝与厂房的抗滑稳定性和抗振性能等因素,经技术经济综合论证确定。
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8.1.5 溢流式厂房的结构设计,应进行静力和动力分析。根据结构特点可选择结构力学或有限元方法计算,必要时应进行结构模型试验。厂房上部结构应避免在高速水流脉动作用下发生共振。
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8.1.6 溢流式厂房上的作用尚应考虑:

1 溢流或挑流时作用在厂房顶的动水压力;

2 溢流或挑流时由于尾水波动作用在下游墙上的动水压力;

3 水流摩阻力;

4 地基和坝体变形对厂房结构的影响。
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8.1.7 厂顶溢流面曲线、导墙及尾坎的体型,应满足泄洪消能的要求,避免空蚀破坏,并应通过水工模型试验验证。
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8.1.8 坝内式、溢流式厂房的坝体横缝、厂坝连接缝、机组段之间的变形缝等均应设置止水。
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8.2 贯流式机组厂房

8.2 贯流式机组厂房

贯流式机组厂房设计还应满足下列要求:

1 尾水出口淹没深度应大于v2/2g值(v为尾水管出口断面的平均流速),并不得小于0.5m;

2 应结合机组防飞逸措施,合理选择闸门的型式和设置位置;

3 灯泡贯流式机组管形座结构设计宜采用有限元法进行。
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8.3 冲击式机组厂房

8.3 冲击式机组厂房

8.3.1 卧式冲击式机组厂房布置尚应满足下列要求:

1 机组轴线宜沿厂房纵向布置。

2 发电机定子为分瓣结构时,机组间距可由机组总长度和两台机组间的通道决定。发电机定子为整体结构时,机组间距还应满足抽轴长度的要求。

3 机组安装高程应根据设计最高尾水位、排出高度(转轮下沿与尾水槽中最高水位之差)和1/2转轮直径之和确定。

4 厂房宽度应根据机组尺寸、球阀及其控制机构、调速设备和电气设备、安全通道、墙柱厚度等并结合起重机工作范围线综合确定。

5 引水管高压阀宜布置在主厂房外专设的阀室内。

8.3.2 立式冲击式机组厂房布置尚应满足下列要求:

1 机组间距应根据引水管配水环管尺寸、外包混凝土厚度、交通要求和发电机、电气设备的布置等确定。

2 安装高程由设计最高尾水位、排出高度和1/2水斗宽度之和确定。

3 引水管高压阀宜布置在主厂房外专设的阀室内。

4 应设置单独安装、拆卸、搬运转轮的通道和吊物孔。

8.3.3 冲击式水轮机尾水槽设计尚应满足下列要求:

1 应保证转轮水斗在各种可能运行条件下均具有足够的通气净空。

2 在射流骤然偏转时,尾水槽内的涌浪水面不应超过转轮下沿。

3 尾水槽应具有消力池的功能,其边壁底板应进行抗冲蚀设计。
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9建筑设计

9.1 厂区规划

9.1 厂区规划

9.1.1 水电站厂区规划应符合下列要求:

1 厂区整体布局合理,建筑设计应与整个水电枢纽相协调,必要时应兼顾旅游资源开发需求;

2 体现以人为本的原则,便于营造安全、方便、舒适的环境;

3 建筑艺术处理应结合当地建筑、民俗、环境的特点;

4 注意环境保护,因地制宜,尽可能减少对当地自然景观的破坏。

9.1.2 厂区应进行绿化规划,宜将厂前区、生活区列为绿化的重点。

9.1.3 厂区的给水水源应卫生、安全,除保证生产用水外,还应满足生活用水和消防用水的需要。

9.1.4 厂区生产、生活污水处理设施的布置应满足国家现行有关法律法规、标准的要求,经处理后的生产、生活污水应达到国家规定的排放标准。

9.1.5 厂区生活设施规模应根据管理机构设置、电站位置和河流梯级开发规划、自动化程度,结合国家有关定额指标等综合确定。对边远偏僻地区或旅游景区,可适当增加生活服务建筑,并可考虑永久建筑与施工期间用房的合理结合。
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9.2 厂房建筑设计

9.2 厂房建筑设计

9.2.1 水电站厂房建筑设计应考虑下列原则:

1 注意造型,注重节能降耗,力求结构技术、建筑艺术和使用功能三者协调统一;

2 建筑艺术处理整齐大方、朴素明朗,避免装饰繁琐、结构复杂;

3 在经济合理、满足结构功能要求和施工可实施性的情况下达到建筑形式美的要求;

4 根据厂房类型、设备布置、自然条件和建筑技术等因素,进行平面布置和空间组合;?

5 应满足交通、防火、防爆、卫生、保温、隔热、通风、采光、照明、防噪声、防腐蚀、防水、防潮、防辐射和防静电等要求;

6 宜采用先进可靠的建筑材料,选用国家推广的环保节能建材。
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9.2.2 室内空间的尺度、各部件相互之间的比例关系、形状、色泽、材料质感及其间的设备,应保持有机的内在联系和外观的统一。
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主副厂房应以机电设备为主要表现对象,利用色彩、装饰和照明突出水电站厂房的特点。

9.2.3 设备选型及布置时,应注意其振动及声学性能,减少厂内噪声源,对强噪声应进行消声和隔声处理。

有周期性机械振动设备的场所宜独立设置,当无法避免时可采取减振或隔振措施。
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9.2.4 主、副厂房各建筑楼(地)面,应根据荷载类别、用途及美观要求进行设计,并符合GB?50037《建筑地面设计规范》的相关规定。

1 主厂房的楼(地)面应坚固耐久。发电机层、安装间应采用抗冲击、防滑、不起尘、并易清除油污的地面,楼面承载能力不同时应有明显的分区标识;

2 有可能产生腐蚀性污染的房间,应对其墙面、地面、顶棚采取防腐蚀、防潮防水处理措施;

3 中控室地面应防静电、不起灰尘和稍有弹性;

4 楼(地)面上各吊物孔,应有防护设施,竖向楼梯井口应有凸沿和栏杆防护;

5 地锚宜做成暗式并加设盖板;

6 对可能渗水、积水的部位应设排水设施,并保持地面沟槽整洁、排水畅通。
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9.2.5 主、副厂房各建筑物墙体装修材料和构造应坚固、耐用、经济、施工方便,内墙面应平整、明亮和不挂灰、掉灰,并符合下列要求:

1 有洁静、防污染和检修需要的建筑部位应设墙裙;

2 有耐酸要求的室内墙面应严密无缝,并喷涂耐酸漆或铺设耐酸材料;

3 室内有防潮要求的墙体应选择不易吸潮、不结露的材料,或采用防潮夹层,墙面色彩应与照明相协调。
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9.2.6 主副厂房门窗设计按下述原则进行:

1 主副厂房门窗构造应坚固耐久、容易开关、经济美观,妥善解决好保温、防尘、防虫、隔音、清洗等问题。朝向西的窗口宜设遮阳板。

2 门的尺寸应根据设备安装、检修、搬运以及其他功能需要确定。

3 有防酸要求的室内不应采用空腹门窗;阳光能直射入的窗户宜用磨砂玻璃。

4 有防火要求的室内,门窗材料应满足相应的耐火极限要求。

5 中控室如设有面向主机间的观察窗,宜采用安全玻璃。
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9.2.7 主机间、中控室和其他重要的建筑部位宜根据防水、防潮、通风、照明、吸声减噪和美观等需要设置顶棚,吊顶结构宜采用轻型结构,应满足安全、耐久、防火、防潮等要求。
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9.2.8 主副厂房屋面宜根据当地气候条件和室内环境要求设置保温、隔热层。
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10安全监测设计

10.1 一般规定

10.1 一般规定

10.1.1 应根据厂房等级、型式、结构特性以及地质条件等对厂房建筑物、地基、边坡、围岩等设置必要的安全监测项目,监视其运行状况。
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10.1.2 厂房监测设计应符合下列原则:

1 监测断面及测点应根据厂房等级、型式、结构特点、地质条件等进行布置;

2 宜考虑永久安全监测与临时监测相结合,仪器监测与巡视检查相结合;

3 变形监测的工作基点和校核基点应设在建筑物之外稳固可靠的基岩上,宜实现与国家网点的联测;

4 监测设施应设置保护措施,并便于施工和维修。
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10.1.3 安全监测宜考虑数据自动采集、集中处理,并具备人工监测的条件。
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10.1.4 主要的安全监测项目宜提出监测值的预计变动范围。
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10.2 安全监测项目

10.2 安全监测项目

10.2.1 地面厂房应设置建筑物的位移、沉降、挠度(倾斜)、水位及地基扬压力等监测项目,监测断面不应少于2个。必要时设置结构应力、变形等监测项目。
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10.2.2 地质条件不良的厂房地基,应根据地基处理措施设置必要的监测项目。
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10.2.3 具有承压含水层和深层滑动面的厂房地基,宜设置深层扬压力监测项目。
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10.2.4 厂区边坡应根据地质条件和防护措施,设置必要的边坡位移、变形、支护应力、地下水位等监测项目。
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10.2.5 地下厂房应根据地质条件、围岩特性和支护设计,设置围岩变形、支护结构应力、地下水位和渗漏量等监测。监测断面根据工程规模、地质条件等确定,不应少于2个。
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10.2.6 岩壁(台)式起重机梁宜设置变形、梁与岩壁间缝隙、锚杆(索)应力等监测。
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10.2.7 溢流式厂房可根据其特点设置水力学和振动等监测。
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10.2.8 改、扩建厂房时,应加强对既厂房建筑物的位移、沉降等监测。
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 附录A 厂房整体抗滑稳定计算的单一安全系数方法

附录A 厂房整体抗滑稳定计算的单一安全系数方法

A.0.1 沿厂房建基面的抗滑稳定计算,对岩基上的厂房按抗剪断强度计算公式进行计算;对非岩基上的厂房按抗剪强度计算公式进行计算。

1 抗剪断强度计算公式:

式中:K′——按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;

f′k——滑动面的抗剪断摩擦系数标准值;

c′k——滑动面的黏聚力标准值(kPa);

A——基础面受压部分的计算截面积(m2);

∑Wk——全部荷载对滑动面的法向分力标准值(kN);

∑Pk——全部荷载对滑动面的切向分力标准值(kN)。

2 抗剪强度计算公式:

式中:K——按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数;

fk——滑动面的抗剪摩擦系数标准值。

A.0.2 岩基上的厂房地基内部存在缓倾角结构面时,其滑动方式可根据地质条件概化为单滑动面、双滑动面和多滑动面,据此进行深层抗滑稳定分析。深层抗滑稳定可采用刚体极限平衡等安全系数法计算,以下仅列出单滑动面和双滑动面的计算公式。

1 单滑动面。滑动方式为单滑动面的情况,如图A.0.2-1所示。

?按抗剪断强度公式计算:

?式中:∑Vk——竖向力标准值之和(kN);

Gk——滑动面以上的岩体重力标准值(kN);

α——滑动面倾角(°),当滑动面倾向下游时,α为正值,当滑动面倾向上游时,α为负值;

∑Hk——水平力标准值之和(kN);

Uk——作用在滑动面上的扬压力标准值(kN);

Ah——滑动面的计算截面积(m2)。

2 双滑动面。滑动方式为双滑动面的情况,如图A.0.2-2所示。

按抗剪断强度公式计算:

式中:K′1——AB滑动面按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;

f′1k——AB滑动面的抗剪断摩擦系数标准值;

G1k——AB面以上的岩体重力标准值(kN);

α——AB滑动面与水平面的夹角(°);

RBDK——下游岩体抗力标准值(kN);

φ——抗力与水平面的夹角(°),偏安全计可取φ=0°;

U1k——AB面上的扬压力标准值(kN);

UBDK——BD面上的扬压力标准值(kN);

c′1k——AB滑动面的抗剪断黏聚力标准值(kPa);

A1h——AB滑动面的计算截面积(m2);

K′2——BC滑动面按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数;

f′2k——BC滑动面的抗剪断摩擦系数标准值;

β——BC滑动面与水平面的夹角(°);

G2k——BC面以上的岩体重力标准值(kN);

U2k——BC面上的扬压力标准值(kN);

c′2k——BC滑动面的抗剪断黏聚力标准值(kPa);

A2h——BC滑动面的计算截面积(m2)。

其余符号意义同式(B.0.1-1)。

A.0.3 按第5.1.5条的相关规定计算的沿厂房建基面抗滑稳定安全系数和深层抗滑稳定安全系数不应小于表A.0.3规定的数值。


 附录B 岩基上的厂房深层抗滑稳定计算

附录B 岩基上的厂房深层抗滑稳定计算

岩基上的厂房地基内部存在缓倾角结构面时,其滑动方式可根据地质条件概化为单滑动面、双滑动面或多滑动面,采用刚体极限平衡等抗力作用比系数法计算,以下仅列出单滑动面和双滑动面的抗剪断强度计算公式。

B.0.1 单滑动面。滑动方式为单滑动面的情况,如图B.0.1所示。

式中:γ0——结构重要性系数,取值同式(5.2.1-1);

ψ——设计状况系数,按表5.2.1-1取值;

S()——作用效应函数;

R()——结构抗力函数;

γd——结构系数,按表5.2.1-2取值;

f′——滑动面的抗剪断摩擦系数设计值;

∑V——竖向力设计值之和(kN);

G——滑动面以上的岩体重力设计值(kN);

α——滑动面倾角(°),当滑动面倾向下游时,α为正值,当滑动面倾向上游时,α为负值;

∑H——水平力设计值之和(kN);

U——作用在滑动面上的扬压力设计值(kN);

c′——滑动面的抗剪断黏聚力设计值(kPa):

Ah——滑动面的计算截面积(m2)。

B.0.2 双滑动面。滑动方式为双滑动面的情况,如图B.0.2所示。

式中:ηi——笫i个滑动块的抗力作用比系数;

Si()——第i个滑动块的作用效应函数;

Ri()——第i个滑动块的结构抗力函数;

f′1——AB滑动面的抗剪断摩擦系数设计值;

G1——AB面以上的岩体重力设计值(kN);

α——AB滑动面与水平面的夹角(°);

RBD——BD面上岩体抗力设计值(kN);

φ——抗力与水平面的夹角(°),偏安全计可取φ=0°;

U1——AB面上的扬压力设计值(kN);

UBD——BD面上的扬压力设计值(kN);

c′1——AB滑动面的抗剪断黏聚力设计值(kPa);

A1h——AB滑动面的计算截面积(m2);

f′2——BC滑动面的抗剪断摩擦系数设计值;

β——BC滑动面与水平面的夹角(°);

G2——BC面以上的岩体重力设计值(kN);

U2——BC面上的扬压力设计值(kN);

c′2——BC滑动面的抗剪断黏聚力设计值(kPa);

A2h——BC滑动面的计算截面积(m2)。

计算时由式(B.0.2-3)先求得BD面抗力RBD,再代入式(B.0.2-2)求出抗力作用比系数η。当满足式(B.0.2-7)的要求时,深层抗滑稳定满足要求。

 附录C 圆筒式风罩内力计算

附录C 圆筒式风罩内力计算

C.0.1 符号含义和正负号规定。

Mx——竖向弯矩标准值(kN·m/m),外壁受拉为正;

Mθx——环向弯矩标准值(kN·m/m),外壁受拉为正;

Nθx——环向力标准值(kN/m),受拉为正;

Vx——剪力标准值(kN/m),向外为正;

Mo——外力矩标准值(kN·m/m),外壁受拉为正;

tR——均匀温差(℃),温升为正;

△t——内外温差(℃),等于外壁温度-内壁温度;

αt——混凝土温度线膨胀系数(1/℃);

Ec——混凝土弹性模量(kN/m2);

μ——混凝土泊松比;

H——风罩圆筒高(m);

h——风罩圆筒厚度(m);

d——风罩圆筒中心直径(m);

R——风罩圆筒中心半径(m);

KMx——竖向弯矩系数;

K——环向力系数;

KVx——剪力系数。

C.0.2 圆筒式风罩内力计算表。

圆筒式风罩的内力可根据风罩支承条件和所受作用,按表C.0.2-1~表C.0.2-3中的公式查表计算。

表C.0.2-1 圆筒式风罩内力计算表一

表C.0.2-2 圆筒式风罩内力计算表二

表C.0.2-3 圆筒式风罩内力计算表三


 附录D 圆筒式机墩动力计算

附录D 圆筒式机墩动力计算

D.0.1 强迫振动频率。

1 机组转动部分偏心引起的振动频率n1(r/min)可按下式计算:

式中:nn——发电机正常转速(r/min)

np——飞逸转速(r/min)。

2 水力冲击引起的振动频率n2(r/min)可按下式计算:

式中:x1、x2——导叶叶片和转轮叶片的片数;

a——x1与x2两数的最大公约数。

D.0.2 机墩自振频率。

1 垂直自振频率n01按下列公式计算:

式中:n01——垂直自振频率(r/min)

g——重力加速度;

G1——作用于单宽机墩上的全部垂直荷载加上机墩自重及蜗壳顶板重标准值(N);

δ1——单宽机墩在单位垂直力作用下的结构垂直变位(m/N);

∑Pi——作用于单宽机墩上的全部垂直荷载标准值(N);

P0——单宽机墩自重标准值(N);

Pa——单宽蜗壳顶板自重标准值(N);

δp——单宽机墩在单位垂直力作用下的垂直变位(m/N);

δs——单宽蜗壳顶板在单位垂直力作用下的垂直变位(m/N)。

2 机墩水平横向自振频率n02按下列公式计算:

式中:n02——水平横向自振频率(r/min);

G2——相当于集中在机墩顶端的当量荷载标准值(N);

δ2——机墩顶端作用单位水平力时的水平变位(m/N),可按下端固定、上端自由的悬臂梁求得,即忽略楼板的影响;

∑Pi——作用在机墩顶端的垂直荷载标准值之和(N);

P0——机墩自重标准值(N)。

3 机墩水平扭转自振频率n03按下列公式计算:

式中:n03——水平扭转自振频率(r/min);

Iφ——相当于集中在机墩项端的荷载转动惯量(N·m2);

Pi——作用在机墩顶端的垂直荷载标准值(N);

ri——荷载Pi至回转中心的距离(m);

P0——机墩自重标准值(N);

r0——机墩圆筒平均半径(m);

Φ1——单位扭矩作用下机墩的转角(rad/(N·m));

Hj——机墩高度(m);

Gc——混凝土的剪变模量(N/m2),Gc=0.4Ec

Ip——机墩极惯性矩(m4),应考虑机墩上开孔的影响,当无开孔时

Dj——机墩外径(m);

dj——机墩内径(m)。

D.0.3 振幅验算。

1 机墩垂直振幅A1按下列公式计算:

式中:A1——垂直振幅(m);

P1——作用在机墩上的垂直动荷载标准值(N),包括发电机转子连轴重及轴上附属设备重量、水轮机转子连轴重、轴向水推力;

λ1——机墩垂直振动的自振圆频率(s-1),即2π秒内的振动次数;

w1——机墩垂直振动的强迫振动圆频率(s-1);

G1——同式(D.0.2-2)。

2 机墩水平横向振幅A2按下列公式计算:

式中:A2——水平横向振幅(m);

P2——作用在机墩上的水平振动荷载标准值(N),即水平离心力标准值,按式(6.3.4-1)、式(6.3.4-2)计算;

λ2——机墩水平振动的自振圆频率(s-1);

w2——机墩水平振动的强迫振动圆频率(s-1);

G2——同式(D.0.2-5)。

3 机墩水平扭转振幅A3按下列公式计算:

式中:A3——水平扭转振幅(m);

Tk——扭转力矩(正常扭矩T或短路扭矩T′)标准值(N·m):

Rj——机墩外圆半径(m);

λ3——机墩水平扭转自振频率(s-1);?

Iφ——同式(D.0.2-7)。

D.0.4 动力系数核算。

机墩动力系数η按下式计算:

式中:η——动力系数;

ni——机墩强迫振动频率(r/min);

n0i——机墩在相应于ni方向的自由振动频率(r/min)。


 附录E 考虑框架剪切变形和刚性节点的计算

附录E 考虑框架剪切变形和刚性节点的计算

E.0.1 计算各杆件的截面惯性矩I值和系数ξ值

式中:b——杆件截面宽度;

h——杆件截面高度;

l——杆件柔性段长度。

E.0.2 计算各杆件的抗弯劲度SAi

1 两端固定时:

2 一端固定另一端简支时:

式中:SAi——结点A处第i杆件的抗弯劲度,详见图E.0.2。

E.0.3 计算力矩的分配系数KAi和传递系数CAB与CBA。计算各杆件在A点的力矩分配系数KAi和两端固定情况下的力矩传递系数CAB与CBA

E.0.4 计算Mab、Mba、Qab、Qba

根据各杆件所受荷载情况,由表E.0.4所列公式可计算出各杆件的柔性段固端力矩Mab、Mba和固端剪力Qab、Qba,表中l值为杆件柔性段长度。

表E.0.4 杆件固端力矩和剪力值计算公式

E.0.5 计算MAB、MBA

根据下列公式,计算出结点处各杆件的固端力矩MAB、MBA

式中:q——均布荷载值,此处为作用在节点宽度范围内的均布荷载。

正负号规定如下:弯矩M对杆端而言,以顺时针旋转为正;剪力Q以杆端的剪力绕另一端作顺时针旋转时为正。

按力矩分配法求节点处的弯矩,与一般不考虑剪切变形和刚性节点影响的计算方法相同。

E.0.6 计算柔性端力矩。根据将力矩分配法所得的结点处各杆件的平衡力矩MAB、MBA及剪力QAB、QBA,反推柔性段端力矩。

先求刚性节点剪力:

式中:L——杆件长度。

反推柔性段端力矩:

但当Mab(Mba)与MAB(MBA)相差过大,甚至改变正负号时,则对柔性端弯矩按下式进行调整:

 本标准用词说明

本标准用词说明

1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;

2)??表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”:

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

 引用标准名录

引用标准名录

GB 50003 砌体结构设计规范

GB 50009 建筑结构荷载设计规范

GB 50010 混凝土结构设计规范

GB 50011 建筑抗震设计规范

GB 50014 室外排水设计规范

GB 50016 建筑设计防火规范

GB 50017 钢结构设计规范

GB 50037 建筑地面设计规范

GB 50040 动力机器基础设计规范

GB 50086 锚杆喷射混凝土支护技术规范

GB 50199 水利水电工程结构可靠度设计统一标准

GB 50201 防洪标准

GB 50287 水力发电工程地质勘察规范

GB/T 50476 混凝土结构耐久性设计规范

DL/T 5057 水工混凝土结构设计规范

DL/T 5058 水电站调压室设计规范

DL 5061 水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范

DL 5073 水工建筑物抗震设计规范

DL 5077 水工建筑物荷载设计规范

DL 5108 混凝土重力坝设计规范

DL/T 5176 水电工程预应力锚固设计规范

DL 5180 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准

DL/T 5186 水力发电厂机电设计规范

DL/T 5195 水工隧洞设计规范

DL/T 5205 抽水蓄能电站设计导则

DL/T 5398 水电站进水口设计规范

DL/T 5402 水电水利工程环境保护设计规范

SDJ 278 水利水电工程设计防火规范

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